空间数据库课件：SDB（第一章）.pptx

1、RSGIS, WHURSGIS, WHU版权：地理国情监测教研室，遥感信息工程学院空间数据库空间数据库RSGIS, WHURSGIS, WHU空间数据库空间数据库RSGIS, WHURSGIS, WHU名称：名称：空间数据库空间数据库编著：编著： 吴信才吴信才 出版：出版：科学出版社科学出版社教材信息教材信息RSGIS, WHURSGIS, WHU地理空间数据库原理地理空间数据库原理 崔铁军编著崔铁军编著 科学出科学出版社版社空间数据库空间数据库 ( (美美)Shashi Shekhar)Shashi Shekhar等等 机机械工业出版社械工业出版社SPATIAL DATABASES Phil

2、ippe Rigaux 等 Morgan Kaufmann Publishers Spatial Database SystemsSpatial Database Systems其他有关其他有关地理信息系统地理信息系统和和数据库数据库的的著作著作参考资料参考资料RSGIS, WHURSGIS, WHU地理信地理信息系统息系统数据库数据库空间数空间数据库据库与其他课程的关系与其他课程的关系RSGIS, WHURSGIS, WHU空间数据库与空间数据库与GIS技术的区别技术的区别RSGIS, WHURSGIS, WHU课程大纲课程大纲l数据库及空间数据库l空间数据库模型l空间数据组织与索引l空间数

3、据查询与访问l商用空间数据库技术l空间数据库技术实践RSGIS, WHURSGIS, WHU第一章第一章 数据库及空间数据库数据库及空间数据库l数据库系统回顾l专业数据库l空间数据库l空间数据库应用举例RSGIS, WHURSGIS, WHU一. 数据库技术回顾RSGIS, WHURSGIS, WHU数据库基础知识RSGIS, WHURSGIS, WHU什么是数据库?RSGIS, WHURSGIS, WHU数据库基础知识数据库基础知识l什么是数据库?F数据库系统的构成l数据库系统的发展l数据库中的数据模型RSGIS, WHURSGIS, WHU数据库系统的构成操作系统数据库管理系统应用软件、管

4、理人员硬件RSGIS, WHURSGIS, WHUApplication programs/queriesSoftware to process queriesSoftware to access stored dataStored databaseStored database definition metadata一个简单的数据库系统环境一个简单的数据库系统环境DBMSRSGIS, WHURSGIS, WHU数据库基础知识RSGIS, WHURSGIS, WHU数据库系统的发展数据库系统的发展层次数据库系统网状数据库系统层次数据模型网状数据模型关系数据库系统关系数据模型面向对象数据库系统面

5、向对象数据模型RSGIS, WHURSGIS, WHU数据库基础知识数据库基础知识l什么是数据库?l数据库系统的构成l数据库系统的发展F数据库中的数据模型RSGIS, WHURSGIS, WHU数据库中的数据模型数据库中的数据模型RSGIS, WHURSGIS, WHU数据模型实例数据模型实例RSGIS, WHURSGIS, WHU层次模型例层次模型例RSGIS, WHURSGIS, WHU网网络络模型例模型例RSGIS, WHURSGIS, WHU关系模型例关系模型例RSGIS, WHURSGIS, WHU面向对象的几何数据模型面向对象的几何数据模型Class Mtuple (name: s

6、tring,geometry: Region,polygons: set (Ploygon)Class Ploygontuple (name:string,boundary: list(line)Class Linetuple (name: string,geometry: line,points: set (Point)Class Pointtuple (x:real, y:real)RSGIS, WHURSGIS, WHU约束空间数据模型约束空间数据模型P1=VP2=a， b， c， d， e 分别分别可用直线公式表示可用直线公式表示RSGIS, WHURSGIS, WHU二二. .专业数

7、据库专业数据库RSGIS, WHURSGIS, WHU内内 容容l分布式数据库 l演绎数据库 l时态数据库 l实时数据库 RSGIS, WHURSGIS, WHU分布式数据库分布式数据库l分布式数据库的概念l分布式数据库的结构l分布式数据库的特点RSGIS, WHURSGIS, WHU分布式数据库概念分布式数据库概念l 概念： 逻辑上是一个统一的数据库系统 物理上分散在不同的场地（节点） 各场地通过计算机网络连接在一起 统一由一个分布式数据库管理系统( DDBMS )管理l 特点： 分布性：F数据的分布性F事务的分布性 协调性：逻辑上整体、具整体完整性约束RSGIS, WHURSGIS, WH

8、U网络网络LDBLDBMSGDBMSCM全局数据字典全局数据字典LDBCMGDBMSLDBMS全局数据字典全局数据字典LDBCMGDBMSLDBMS全局数据字典全局数据字典分布式数分布式数据库结构据库结构RSGIS, WHURSGIS, WHU分布式数据库特点分布式数据库特点l地方自治性在集中式数据库中非常强调对全局的集中控制，而在分布式数据库中不强调全局的集中控制，而强调各结点的地方自治。这给每一结点相当的独立性。l相互协作性地方自治是分布式数据库的一个方面特色，光有这一方面是远远不够的，更重要的是当某结点的事务需要存取其他结点的数据时，更需要各结点间相互协作，相互配合。这种协作是平等关系的

9、协作。RSGIS, WHURSGIS, WHU分布式数据库特点（分布式数据库特点（Cont.Cont.）l位置透明性位置透明性意味着用户使用数据时，无须了解所存取的数据所在位置。这一位置信息是由系统通过全局目录而获得，并由系统决定是在本结点自治处理，还是通过网络存取他结点的数据。这种透明性简化了应用程序，大大方便了用户。它是分布式数据库的主要目标之一。RSGIS, WHURSGIS, WHU分布式数据库特点分布式数据库特点(Cont.)(Cont.)l副本的透明性在集中式数据库中减少冗余是它的主要目标之一，但在分布式数据库中出于性能和效率方面的考虑，有时需要在不同结点存放同一数据库的几个副本。

10、l这主要考虑到下述两个因素和背景一是应用的局部性，在分布环境下，为了减少网上的传输，提高效率，确定了一个处理原则，即能在本地区处理的事务不申请网上的传输。因而重复存放副本就是自然的策略；二是系统的可行性，在分布环境下，一个结点出现了故障，不影响整个系统的运行。需要在某地区获得的数据，可在其他结点获得。RSGIS, WHURSGIS, WHU演绎数据库演绎数据库RSGIS, WHURSGIS, WHU演绎数据库的基本概念演绎数据库的基本概念l根据已知的事实和规则进行推理，回答用户提出的各种问题。演绎数据库也被称为逻辑数据库、演绎关系数据库或虚关系数据库;l具有很强的推理能力，这种推理能力起源于人

11、工智能的研究;l根据已知的数据和这些逻辑关系可推出另一些在数据库中并不存在而客观又是正确的数据. RSGIS, WHURSGIS, WHU演绎数据库的内容和特点演绎数据库的内容和特点RSGIS, WHURSGIS, WHU演绎数据库的研究现状演绎数据库的研究现状 RSGIS, WHURSGIS, WHU演绎数据库、知识库与智能数据库演绎数据库、知识库与智能数据库 l共同之处三者都是人工智能与数据库的结合 ，都是以数据库为基础，吸取了人工智能的成功技术的成果 l不同之处演绎数据库与智能数据库均属于数据库范围，它们均以数据库为基础，吸取了人工智能的技术。它们管理的是数据，而知识库管理知识演绎数据库

12、虽然也含有规则，但它含有的规则较少，而含有的数据却是大量的，这是与知识数据库不同的 。智能数据库不仅应用人工智能中的逻辑推理思想，而且还应用人工智能中自然语言理解、语言识别，图象、文字处理等多种方法与技术于数据库，以求得更多的功能、性能的改善与提高。 RSGIS, WHURSGIS, WHU时态数据库时态数据库l时态数据库基本概念l时态数据库数据模型 RSGIS, WHURSGIS, WHU时态数据库基本概念时态数据库基本概念l在实际应用中，数据往往随时间而变化。我们称随时间而变化的数据为时态数据。很多数据库应用都涉及到的时态数据。这些应用不仅需要存取数据库的当前状态，也需要存取数据库随时间变

13、化的情况。l管理时态数据的数据库系统需要对时间语义提供三方面的支持：时间点、时间间隔、与时间有关的关系 l传统数据库管理系统在时态数据的表示上有两种局限性：不保存数据库改变的历史，每一个数据更新操作都删除了更新前的事实 ；数据一进入数据库就立即生效。在很多应用中，数据的录入时间（即数据进入数据库的时间）和数据可以被利用的时间是不同的。 RSGIS, WHURSGIS, WHU时态数据库数据模型时态数据库数据模型l为了克服传统数据库的这两种局限性，我们需要新的数据模型。这种数据模型必须具有如下能力：能够准确地表示时态数据的时间语义；能够区分随时间变化的信息和与时间无关信息并分别表示之；除了数据模

14、型方面的要求以外，时间数据库应用在查询语言、存取方法、物理组织等数据库管理系统的各个方面都需要新的技术 。RSGIS, WHURSGIS, WHU实时数据库实时数据库l实时数据库是用于实时应用的数据库；l实时应用的实时性使得实时数据库系统中的事务具有严格的时间约束，如起始运行时间、结束时间等；l实时数据库系统的正确性不仅依赖于数据处理的结果，而且还依赖于结果产生的时间。RSGIS, WHURSGIS, WHU实时数据库的核心l实时数据库系统并不是数据库系统和实时系统的简单合并。实时数据库系统的核心问题是如何把事务的时间约束处理和数据库完整性处理有机地结合为一体。l需要深入地研究实时数据库系统的

15、一系列新问题：实时数据库的物理组织；实时事务的模型；实时事务的调度策略；并发控制和恢复的协议与算法；查询处理算法等。所有这些问题的核心是保证最小化违背时间约束事务的数量 RSGIS, WHURSGIS, WHU实时数据库、传统数据库、实时系统实时数据库、传统数据库、实时系统RSGIS, WHURSGIS, WHU三三. 空间数据库空间数据库RSGIS, WHURSGIS, WHU内内 容容RSGIS, WHURSGIS, WHU空间数据空间数据RSGIS, WHURSGIS, WHU空间数据特征空间数据特征RSGIS, WHURSGIS, WHU空间数据特征（空间数据特征（Cont.）RSGI

16、S, WHURSGIS, WHU内内 容容RSGIS, WHURSGIS, WHUWhy?RSGIS, WHURSGIS, WHUWhy?（Cont.）RSGIS, WHURSGIS, WHUWhy？（？（Cont.）RSGIS, WHURSGIS, WHUn实体位置、大小形状n拓扑关系Why？ （Cont.）RSGIS, WHURSGIS, WHU内内 容容RSGIS, WHURSGIS, WHUWhat？RSGIS, WHURSGIS, WHU空间数据库定义空间数据库定义RSGIS, WHURSGIS, WHU空间数据库定义空间数据库定义RSGIS, WHURSGIS, WHU地理空间数据

17、与地理空间数据库地理空间数据与地理空间数据库RSGIS, WHURSGIS, WHUWhat？RSGIS, WHURSGIS, WHU 数字栅格地图数据库（数字栅格地图数据库（DRG）数字高程模型数据库（数字高程模型数据库（DEM）数字正射影像数据库（数字正射影像数据库（DOM）矢量地形要素数据库（矢量地形要素数据库（DLG）专题数据库（专题数据库（TD）元数据库（元数据库（MD）等高线等高线道路道路水系水系境界境界居民地居民地其它要素其它要素空间数据空间数据库库 空间数据库概念模型示意图空间数据库概念模型示意图空间数据库内容（空间数据库内容（cont.）RSGIS, WHURSGIS, WH

18、U空间数据库内容（空间数据库内容（cont.）l矢量地形图数据库 以矢量数据结构描述的水系、等高线、境界、交通、居民地等地形要素构成的数据库。l数字高程模型库 是定义在平面X，Y上规则格网点上高程数据集构成的数据库。l影像数据库 由各种航空、航天遥感数据或经过扫描处理的影像数据构成的数字正射影像数据库。RSGIS, WHURSGIS, WHU空间数据库内容（空间数据库内容（cont.）l数字栅格地形图 纸质地形图扫描后经几何纠正，并进行内容更新和数据压缩处理得到数字数字栅格地图。l专题地图土地利用数据地籍数据规划管理数据道路数据文物保护数据等RSGIS, WHURSGIS, WHU空间数据库内

19、容（空间数据库内容（cont.）l元数据 描述数据库/子库和库中个数字产品的元数据构成的数据库。RSGIS, WHURSGIS, WHUWhat？RSGIS, WHURSGIS, WHU空间数据库的研究内容空间数据库的研究内容n以最小的代价高效地存储和处理空间数据；n维护空间数据的现实性，一致性和完整性；n为用户提供现实性好，准确性高，完备，开放和易用的地理空间数据RSGIS, WHURSGIS, WHUWhat？RSGIS, WHURSGIS, WHU空间数据管理的发展过程空间数据管理的发展过程RSGIS, WHURSGIS, WHU四四. .空间数据库示例空间数据库示例RSGIS, WHU

20、RSGIS, WHUl例如： （1）有一个具有name，capital，population，和geo结果的country主题（theme），希望用一个名为country的关系来存储这个主题。 （2）查询，返回法国的边界线RSGIS, WHURSGIS, WHUl问题描述： （1）有一个具有name，capital，population，和geo结果的country主题（theme），希望用一个名为country的关系来存储这个主题。 （2）查询，返回法国的边界线RSGIS, WHURSGIS, WHUDBMS对空间数据支持的应用实例RSGIS, WHURSGIS, WHUDBMS对空间数据支持的应用实例RSGIS, WHURSGIS, WHUDBMS对空间数据支持的应用实例RSGIS, WHURSGIS, WHU版权：地理国情监测教研室，遥感信息工程学院